AT407449B - Kollimationssystem zur erzeugung eines symmetrischen, intensiven röntgenstrahles mit rechteckigem querschnitt für die röntgenstreuung - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein symmetrisches Kollimationssystem für Röntgenstrahlen, welches aus vier keilförmig angeordneten,   total reflektierenden Flächen   besteht. Die beiden   halben Öffnungs-   winkel zwischen den Flächen sind dabei kleiner als der kritische Winkel für Totalreflexion des verwendeten Materials. Ein derartiges   Kollimationssystem   dient in Verbindung mit einer linienförmigen   Röntgenquelle   zur Erzeugung eines symmetrischen, intensiven, partiell monochromatisierten Röntgenstrahls mit rechteckigem Querschnitt für die Untersuchung von Präparaten nach der Methode der Röntgenstreuung. 



   Die bisher bekannten Kollimationssysteme für Röntgenstrahlung, wie etwa beschrieben in den Patentschriften AT392160B, US4582999A, US3745344A und US4856043A basieren auf Absorption von nicht erwünschten (divergenten) Strahlanteilen und stellen im wesentlichen eine Anordnung von   Schlitz- bzw. Lochblenden   dar. Reflektierende Kollimationssysteme, wie das hier vorgestellte, unterscheiden sich davon grundlegend, da diese die Röntgenstrahlung ohne grosse   Intens-     tätsverluste   parallelisieren (d. h. kollimieren) können. Solche Kollimatoren aus zwei parallel angeordneten totalreflektierenden, ebenen Platten sind   z. B.   in den Patenten SU811327A und SU853675A beschrieben.

   Der maximale   Offnungswinkel   des aus dem Kollimator austretenden Strahles ist dabei gegeben durch den doppelten Winkel für Totalreflexion des Reflektormaterials. Für viele Röntgenstreuungsexperimente, speziell für   Röntgenkleinwinkelstreuung,   ist dieser Öffnungswinkel (etwa 8mrad für 8keV Photonen und Quarzglas als Reflektormaterial) zu gross. 



   Die vorliegende Erfindung basiert ebenfalls auf dem Prinzip der Totalreflexion, erzeugt aber durch die spezielle Anordnung seiner vier, einen Doppelkeil bildenden, Reflexionsflächen einen quasiparallelen Röntgenstrahl, dessen vertikale Divergenz sehr viel kleiner als der doppelte kritische Winkel des Plattenmaterials ist (etwa    < 1 mrad   für 8keV Photonen und Quarzglas). Im Vergleich zu   0. 8. Blendensystemen   wird dabei eine Intensitätsverstärkung von etwa zwei bis sieben erzielt.

   Anders als bei den   o. a.   reflektierenden Systemen ist der Öffnungswinkel des ausfallende Strahles nicht vom reflektierenden Material abhängig, sondern wird nur durch die geometrische Form der reflektierenden Flächen, der   Quellengrösse   und dem kleinsten Abstand zwischen den oberen und unteren Reflexionsflächen definiert. 



   Durch Einführen einer geringen konkaven Krümmung (Radius > 50m) der ursprünglich ebenen Reflexionsflächen lässt sich der mittlere Reflexionskoeffizient vergrössern sowie die Strahldivergenz weiter verringern. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich sehr wesentlich von einfachen konkaven Röntgenspiegeln dadurch, dass Lichtstrahlen mehrfach (bis zu 10mal) abwechselnd zwischen den vier sich gegenüberstehenden Flächen reflektiert werden, bevor diese austreten. Sie besitzt daher im Gegensatz zu einfachen Röntgenspiegeln eine Lichtleiterfunktion, wobei die austretende Strahlung weitgehend parallelisiert wird. 



   Das   Material   der reflektierenden Flächen hat nur einen Einfluss auf den mittleren Reflexionskoeffizienten und damit auf den   erzieibaren tntensitätsgewinn   und die spektralen Eigenschaften. Durch geeignete Auswahl des Reflektormaterials oder durch Aufbringung eines Vielfachschichtensystems auf die reflektierenden Flächen kann man die Reflexionseigenschaften des Kollimator gezielt variieren. In jedem Fall erhält man als erwünschten Nebeneffekt eine teilweise Unterdrückung des hochenergetischen Anteils im Energiespektrums des austretenden Röntgenlichtes. 



  Diese Eigenschaft ist vor allem bei der Kollimation von Röntgenlicht einer Röntgenröhre vorteilhaft, wo üblicherweise die hochenergetische Bremsstrahlung die Qualität der Röntgenstreuungsmessung beeinträchtigt. 



   Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist das gute Preis-Leistungsverhältnis, da das beschriebene Kollimationssystem aufgebaut aus 4 ebenen Quarzplatten für 8keV Photonen bereits eine durchschnittlich fünffache   Intensitätsverstärkung   im Vergleich zu einer konventionellen Schlitzkollimation bringt. 



   Die Erfindung wird nun anhand eines in der Zeichnung (Fig. 1) dargestellten Beispiels für einen   Kleinwinkelstreuungsmessaufbau   erläutert. Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch das Kollimationssystem. Die Erfindung besteht aus der speziellen Anordnung von vier Platten mit insgesamt vier reflektierenden Flächen   (1, 1', 2, 2'), welche   so zusammengefügt sind, dass sich zwei Keile bilden, ein Eingangskeil (halber Öffnungswinkel 12) und ein Ausgangskeil (halber Öffnungswinkel 13). Beide reflektierenden Flächenpaare (1, 2 bzw. 1', 2') liegen symmetrisch zur optischen Hauptebene (0), wobei für die Reflexion der Röntgenstrahlung nur die zur optischen Hauptebene (0) hingewandten Flächen   (1, 1', 2, 2') genutzt werden.   

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   Funktionsweise : Die von der   Röntgenquelle (z. B.   Fokus einer Röntgenröhre 3) ausgehenden Strahlenbündel gelangen direkt (5) oder nach mehrmaliger, ausschliesslich geradzahliger Reflexion (4, 6) zwischen den   Reflexionsflächen (1, 1', 2, 2')   zur Registrierebene (10). Durch die Überlagerung des nicht reflektierten (direkten) Strahls (5) und der reflektierten Strahlen (4, 6) ergibt sich eine Intensitätsverstärkung von bis zu sieben in der Registrierebene (10). Die Reflexionsflächen im Ausgangskeil (2, 2') werden nicht von Strahlen des direkten Strahlbündels (5) getroffen. Das zu untersuchende Präparat (9) kann so ohne die sonst notwendigen, zwischengeschalteten Blendenelemente zur Unterdrückung von parasitärer Streuung unmittelbar hinter den Ausgang des Kollimators gesetzt werden.

   Der Anteil des Strahles, der dem Primärstrahl zuzuordnen ist, wird mit einem Block (11) abgeschirmt. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Symmetrisches Kollimationssystem bestehend aus vier keilförmig angeordneten, reflek- tierenden Flächen (1, 1', 2, 2'), zur Erzeugung eines symmetrischen, intensiven Röntgen- strahles mit rechteckigem Querschnitt.

Claims (1)

1. 2. Symmetrisches Kollimationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Flächen eben sind.

   3. Symmetrisches Kollimationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Flächen aus Glas bestehen.

   4 Symmetrisches Kollimationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Flächen aus Glas bestehen und eben sind.